[发明专利]基于高速无线通信的水下任意形状探测阵系统及方法

说明书

本公开提出一种基于高速无线通信的水下任意形状探测阵系统及方法，系统包括至少一个核心接收单元，与所述核心接收单元连接的发射阵元；所述发射阵元，用于实时采集水中的声信号，并将所述声信号经处理转换为预设的发射信号，发送所述发射信号至所述核心接收单元；所述核心接收单元，用于接收所述发射阵元发送的发射信号，根据所述发射信号获取译码电信号，并保存所述译码电信号中的信号数据。本公开通过接收水中的声信号，将声信号转换为其它无线信号进行传输，避免声信号传播速率低，传播时延高的问题，提高了数据传输速率并降低了成本。

技术领域

本公开涉及水下探测及水下通信技术领域，尤其涉及一种基于高速无线通信的水下任意形状探测阵系统及方法。

背景技术

传统技术上，人们为了实现水下目标探测，通常将按照一定几何形状规律排列的声呐阵布放在水中，利用波束形成技术实现对水下目标的探测、定位和跟踪。按照声呐阵基元的空间排列方式可将声呐阵分为线阵、平面阵和球阵等。实际应用中，声呐阵单元采用水下平台装载或者单独在水下固定方式工作，这种声呐阵列一旦设计完成，就无法改变阵列形状和基元间距，无法根据实际情况灵活调整探测参数。为了提高探测距离及探测性能，最直接的方法是增大声呐基阵的孔径，降低探测频率，传统声呐阵受限于平台条件或者水下环境条件制约，无法将基元间距进行扩展，进一步提升其探测性能会变得非常困难。

近年来，随着水下成像探测技术、无线传感器网络系统以及自主式水下机器人（AUV）的快速发展和日益普及，水下声学通信技术固有的传输速率低、通信带宽窄、可适用载波频率低以及传输时延高等缺点已经无法满足高传输速率、低时延和高带宽的中短距离实时通信的需求，水下电磁波通信技术成为具有吸引力和可行性的替代方案。同时，相较于声学通信，水下电磁波无线通信更具成本效益，相较于高能耗且较昂贵的声学收发器，水下电磁波通信技术可实现体积相对较小且低成本的水下收发器，更适用于搭建长时间工作、低功耗的探测阵。

发明内容

本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此本公开提出一种中短距离下基于高速无线通信的水下任意形状探测阵系统及方法，通过接收水中的声信号，将声信号转换为其它无线信号进行传输，避免声信号传播速率低，传播时延高的问题，提高了数据传输速率并降低了成本。

本公开第一方面，提出一种基于高速无线通信的水下任意形状探测阵系统，系统包括：至少一个核心接收单元，与所述核心接收单元连接的发射阵元；

所述发射阵元，用于实时采集水中的声信号，并将所述声信号经处理转换为预设的发射信号，发送所述发射信号至所述核心接收单元；

所述核心接收单元，用于接收所述发射阵元发送的发射信号，根据所述发射信号获取译码电信号，并保存所述译码电信号中的信号数据。

可选的，所述发射阵元，还包括：集成在所述发射阵元中的水听器信源、与所述水听器信源相连的编码线路、与所述编码线路相连的调制线路、与所述调制线路相连的发射模块；

所述水听器信源，用于实时采集水中的声信号并对所述声信号进行转换，确定转换后的信号为初始电信号，发送所述初始电信号至所述编码线路；

所述编码线路，用于接收所述初始电信号并对所述初始电信号进行编码，确定编码后的信号为编码电信号，发送所述编码电信号至所述调制电路；

所述调制电路，用于接收所述编码电信号并对所述编码电信号进行调制，确定调制后的信号为调制电信号，发送所述调制电信号至所述发射模块；

所述发射模块，用于接收所述解调电信号并对所述调制电信号进行转换，确定转换后的信号为发射信号，发送所述发射信号至所述核心接收单元。

其中，所述发射信号，包括以下的至少一种：

激光信号；

电磁波信号。